Шкала Рихтера — магнитудная шкала землетрясений¶
Шкала Рихтера — логарифмическая шкала, используемая для количественной оценки энергии землетрясения по величине сейсмических волн, записанных сейсмографом. Шкала была разработана в 1935 году американскими сейсмологами Чарльзом Рихтером и Бено Гутенберг. Несмотря на появление более совершенных методик оценки сейсмической энергии, термин «шкала Рихтера» остаётся самым узнаваемым обозначением магнитуды землетрясения в массовой культуре и научно-популярной литературе.
¶История создания
Шкала была предложена Чарльзом Фрэнсисом Рихтером (1900—1985) в 1935 году совместно с Бено Гутенбергом в статье, опубликованной в журнале Bulletin of the Seismological Society of America. Рихтер, работавший в Калифорнийском технологическом институте, разработал шкалу первоначально для региональной классификации землетрясений Южной Калифорнии. Его задачей было создание единой числовой меры, позволяющей сравнивать интенсивность подземных толчков, независимо от расстояния до эпицентра и типа сейсмографа.
Рихтер ввёл понятие магнитуды (лат. magnitudo — величина), обозначаемое буквой M. Основой расчёта стала амплитуда максимального горизонтального смещения, регистрируемого стандартным сейсмографом Вуда—Андерсона. Формула выглядела следующим образом:
M = log₁₀ A − log₁₀ A₀(Δ),
где A — измеренная амплитуда, A₀(Δ) — поправочная функция, зависящая от расстояния Δ от сейсмической станции до эпицентра.
¶Физический смысл и принцип
Шкала Рихтера является логарифмической, то есть каждая следующая единица магнитуды соответствует примерно 31,6-кратному увеличению амплитуды сейсмических колебаний и примерно 32-кратному увеличению выделяемой энергии. Практически это означает:
- землетрясение магнитудой 6,0 примерно в 1000 раз сильнее по энергии, чем землетрясение магнитудой 4,0;
- разница в один балл по шкале соответствует приблизительно 32-кратному росту энергии;
- землетрясение магнитудой 8,0 выделяет столько же энергии, сколько около 1000 землетрясений магнитудой 6,0.
Это логарифмическое построение связано с тем, что реальный диапазон энергий сейсмических событий чрезвычайно широк — от едва уловимых толчков до разрушительных катастроф, и линейная шкала была бы неудобна.
¶Классификация землетрясений по магнитуде
| Магнитуда | Характеристика |
|---|---|
| Менее 2,0 | Микроземлетрясения, не ощущаются человеком, фиксируются только приборами |
| 2,0—3,9 | Слабые, иногда ощущаются, но не наносят ущерба |
| 4,0—4,9 | Умеренные, ощущаются внутри зданий, редко вызывают повреждения |
| 5,0—5,9 | Сильные, могут наносить ущерб нестойким постройкам вблизи эпицентра |
| 6,0—6,9 | Разрушительные, повреждают здания в зоне эпицентра |
| 7,0—7,9 | Мощные, серьёзные разрушения на большой территории |
| 8,0 и выше | Катастрофические, опустошительные разрушения на обширных территориях |
¶Ограничения шкалы
Первоначальная шкала Рихтера имела ряд ограничений. Она была разработана для калифорнийских землетрясений и стандартного сейсмографа Вуда—Андерсона, поэтому её применение к другим регионам и к очень удалённым землетрясениям требует поправок. Кроме того, шкала учитывает только амплитуду волн определённого типа и не полностью отражает сложную природу сейсмического источника.
В 1979 году сейсмологи Хэнкс и Канамори предложили более универсальную шкалу — моментную магнитуду (Mw), основанную на сейсмическом моменте, то есть на произведении сдвигающего напряжения, площади разрыва и среднего смещения вдоль очага. Моментная магнитуда лучше описывает крупные землетрясения и не «насыщается» при очень больших значениях, как шкала Рихтера. Тем не менее для землетрясений средней силы значения Mw и M Рихтера близки, поэтому в повседневной речи и СМИ понятия часто отождествляются.
¶Известные землетрясения по шкале Рихтера
Крупнейшим зарегистрированным землетрясением в истории наблюдений считается Чилийское землетрясение 22 мая 1960 года, магнитуда которого оценивается в 9,5. Землетряс в Индийском океане 26 декабря 2004 года имело магнитуду около 9,1 и вызвало катастрофическое цунами. Землетряс в Японии 11 марта 2011 года достигло магнитуды 9,0 и привело к аварии на АЭС «Фукусима-1».
В России одним из наиболее сильных за историю наблюдений является Камчатское землетрясение 4 ноября 1952 года (магнитуда около 9,0), а также Спитакское землетрясение 7 декабря 1988 года в Армении (магнитуда 6,8), унёсшее более 25 тысяч жизней.
¶Применение
Шкала Рихтера и производные от неё магнитудные шкалы используются сейсмологическими службами по всему миру для оперативной оценки силы землетрясений, определения зон риска, проектирования сейсмоустойчивых сооружений и организации гуманитарной помощи после стихийных бедствий. В России мониторинг сейсмической активности ведётся Институтом физики Земли РАН и региональными сейсмологическими центрами, в частности на Камчатке и в Средней Азии.
¶Интересные факты
Чарльз Рихтер лично не любил, когда его шкалу использовали для оценки силы землетрясений по ощущениям людей, подчёркивая, что магнитуда — величина инструментальная. Термин «магнитуда» был предложен Рихтером по совету Бено Гутенберга, который предложил избегать слова «интенсивность», так как оно уже использовалось в сейсмологии в другом смысле — для обозначения балльной шкалы, описывающей последствия землетрясения на поверхности.
Источники:
- Рихтер Ч. Ф. Элементарная сейсмология / Пер. с англ. — М.: Иностранная литература, 1948.
- Gutenberg B., Richter C. F. Seismicity of the Earth and Associated Phenomena. — Princeton University Press, 1954.
- Hanks T. C., Kanamori H. A moment magnitude scale // Journal of Geophysical Research, 1979. — Vol. 84.
- Солоненко В. П. Землетрясения и внутреннее строение Земли. — Новосибирск: Наука, 1990.